JP2019173657A - シリンダヘッドカバー及び溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドカバーに関して表面に水が溜まることを抑制する。【解決手段】シリンダヘッドカバー１０は、カバー本体１１とバッフルプレートとを備えている。カバー本体１１は、シリンダヘッドに接続されるヘッド取付面１２と、ヘッド取付面１２側に向かって窪む凹部１５と、を有している。バッフルプレートは、オイルシャワーパイプ２２を備えている。オイルシャワーパイプ２２が凹部１５の第１底壁１６に溶着されている。凹部１５は、第１底壁１６が内燃機関の水平面に対して傾斜するように形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、シリンダヘッドに取り付けられるシリンダヘッドカバー、及び当該シリンダヘッドカバーを製造する溶着装置に関する。

特許文献１に開示されているシリンダヘッドカバーは、ブローバイガス還流装置のオイルセパレータを構成するＰＣＶルーム（特許文献１では「ブリーザ室」と記載）のように膨出して形成されている部分を有している。このため、シリンダヘッドカバーの表面は凹凸形状を有している。また、シリンダヘッドカバーには、点火プラグが取り付けられる取付孔が開口して設けられている。

特開２０１４‐２１８９７４号公報

シリンダヘッドカバーの表面において、凹凸形状の凹んでいる部分に雨水等の水が溜まることがある。こうした水が取付孔を介してシリンダヘッドカバーによって覆われる空間に浸入する虞があった。

上記課題を解決するためのシリンダヘッドカバーは、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられ、前記シリンダヘッドに支持されているカムシャフトを覆うシリンダヘッドカバーであって、前記シリンダヘッドに接続されるヘッド取付面と、該ヘッド取付面側に向かって窪む凹部と、を有し、前記凹部の底壁が前記内燃機関の水平面に対して傾斜しているカバー本体と、前記カバー本体のうち前記カムシャフトと対向する側の面である裏面における前記底壁に接合されているバッフルプレートと、を備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、シリンダヘッドカバーの表面に溜まる虞のある水や油等を、傾斜している底壁に沿って流動させることができる。このため、シリンダヘッドカバーの表面に溜まる虞のある水や油等をシリンダヘッドカバーから排出することができる。これによって、シリンダヘッドカバーの表面に溜まる水等がシリンダヘッドカバーに開口している孔から浸入することを抑制できる。

また、上記構成によれば、バッフルプレートが接合されるカバー本体の凹部を利用して水を流動させる通路を構成することができる。
上記シリンダヘッドカバーの一例は、前記凹部が前記カムシャフトの軸方向に延伸するように形成されており、前記凹部の前記底壁が、前記凹部の一端側よりも他端側ほど前記内燃機関の水平面に近づくように傾斜している。

上記構成によれば、カムシャフトの軸方向に沿って設けられている凹部の一端側から他端側に向かって水を流動させることができる。
上記シリンダヘッドカバーの一例として、前記バッフルプレートは、内燃機関の動弁機構に対して潤滑油を供給するオイルシャワーパイプを備え、前記カバー本体の前記底壁には前記オイルシャワーパイプが溶着されている構成を採用してもよい。

上記シリンダヘッドカバーを製造する溶着装置として、振動発生装置によって加振することで二つの部品が当接している箇所を振動溶着する溶着装置を用いることができる。溶着装置は、前記バッフルプレートが溶着される前記底壁が当該溶着装置による加振方向と平行になるように、前記カバー本体及び前記バッフルプレートが傾斜した状態で前記底壁と前記バッフルプレートとを当接させて前記カバー本体及び前記バッフルプレートを固定する治具を備える。

上記構成の溶着装置によれば、カバー本体とバッフルプレートとが溶着される面が傾斜しているとしても、溶着面と加振方向とが平行になるようにカバー本体及びバッフルプレートを治具によって固定することができる。

シリンダヘッドカバーの一実施形態が適用される内燃機関を示す模式図。 同実施形態にかかるシリンダヘッドカバーの上面図。 同実施形態にかかるシリンダヘッドカバーとバッフルプレートを示す斜視図。 図２における４−４線に沿った断面図。 シリンダヘッドカバーを製造する溶着装置を示す図。 同溶着装置の断面構造を示す図。

以下、シリンダヘッドカバーの一実施形態であるシリンダヘッドカバー１０、及びシリンダヘッドカバー１０を製造する溶着装置４０について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は、シリンダヘッドカバー１０が適用される内燃機関９０を示している。図１には、内燃機関９０が車両に搭載された状態における鉛直方向上方ＵＰ、鉛直方向下方ＤＷ、水平方向ＨＯを示す矢印を表示している。

図１には、内燃機関９０が備えるシリンダブロック９１を示している。シリンダブロック９１は、四つの気筒を備えている。内燃機関９０は、シリンダブロック９１に取り付けられたシリンダヘッド９２を備えている。シリンダブロック９１において、シリンダヘッド９２が取り付けられる面である鉛直方向上方ＵＰの面は、気筒の中心軸に対して垂直な面をなしている。シリンダヘッド９２には、吸気カムシャフト９４と排気カムシャフト９３が支持されている。吸気カムシャフト９４は、吸気バルブを駆動するカムシャフトである。排気カムシャフト９３は、排気バルブを駆動するカムシャフトである。シリンダヘッドカバー１０は、各カムシャフト９３，９４を覆うように、シリンダヘッド９２に取り付けられている。シリンダヘッド９２においてシリンダヘッドカバー１０が取り付けられる面である鉛直方向上方ＵＰの面は、気筒の中心軸に対して垂直な面をなしている。

内燃機関９０は、図１に示すように鉛直方向に対して傾斜した状態で車両に搭載される。具体的には、排気カムシャフト９３が吸気カムシャフト９４よりも鉛直方向下方ＤＷに位置するように内燃機関９０が傾斜している。すなわち、内燃機関９０が車両に搭載された状態において、シリンダヘッドカバー１０のヘッド取付面１２は、水平方向ＨＯに対して傾斜している。ヘッド取付面１２は、排気カムシャフト９３の軸方向及び吸気カムシャフト９４の軸方向を含む平面上に位置する。各カムシャフト９３，９４の軸方向は、水平方向ＨＯに対して平行である。

内燃機関９０には、ブローバイガス還流装置が設けられている。シリンダヘッドカバー１０は、ブローバイガス還流装置のオイルセパレータであるＰＣＶルーム１９を備えている。図１に示すように、シリンダヘッドカバー１０は、傾斜した状態の内燃機関９０において上方側にＰＣＶルーム１９が位置するようにシリンダヘッド９２に取り付けられる。

図１及び図２に示すように、シリンダヘッドカバー１０は、シリンダヘッド９２に取り付けられ、各カムシャフト９３，９４を覆うカバー本体１１を備えている。
図３には、シリンダヘッド９２側から視たシリンダヘッドカバー１０、すなわちシリンダヘッドカバー１０の裏面を示している。図３に示すように、カバー本体１１の裏面にはバッフルプレート２１が取り付けられている。カバー本体１１の裏面は、カバー本体１１のうち各カムシャフト９３，９４と対向する側の面である。詳しくは後述するが、バッフルプレート２１は、カバー本体１１の裏面に溶着して接合されている。カバー本体１１とバッフルプレート２１とによってシリンダヘッドカバー１０が構成されている。

内燃機関９０の各気筒には、点火プラグが備える電極がそれぞれ設けられている。点火プラグは、シリンダヘッド９２を貫通して取り付けられている。点火プラグは、電極とは反対側の端部に点火コイル８１を備えている。図１に示すように、点火コイル８１は、シリンダヘッドカバー１０のカバー本体１１に取り付けられており、シリンダヘッドカバー１０の表面側に露出している。

図１及び図２に示すように、カバー本体１１には、点火コイル８１が挿入される点火コイル取付孔１３Ａが設けられている。点火コイル取付孔１３Ａは、カバー本体１１に開口しており、カバー本体１１の表面側と裏面側とを連通している。そして、点火コイル取付孔１３Ａは四つ形成されている。点火コイル取付孔１３Ａは、点火コイル取付部１３に設けられている。

なおシリンダヘッドカバー１０には、センサ取付孔１４が開口している。センサ取付孔１４には、各カムシャフト９３，９４の回転角を検出するカム角センサが取り付けられる。

図３に示すように、カバー本体１１に溶着されているバッフルプレート２１は、内燃機関９０のオイル経路の一部を構成するオイルシャワーパイプ２２を備えている。オイルシャワーパイプ２２は、内燃機関９０の動弁機構に潤滑油を供給する。

オイルシャワーパイプ２２は、第１パイプ部２２Ａと第２パイプ部２２Ｂと第３パイプ部２２Ｃとによって構成されている。第１パイプ部２２Ａは、吸気カムシャフト９４の上部に位置するように設けられている。第２パイプ部２２Ｂは、排気カムシャフト９３の上部に位置するように設けられている。第３パイプ部２２Ｃは、第１パイプ部２２Ａと第２パイプ部２２Ｂとを接続している。

オイルシャワーパイプ２２には、オイル吐出部２３が形成されている。オイル吐出部２３は、各カムシャフト９３，９４が備えるカム又はカムが当接するロッカーアームに対して潤滑油を供給可能な位置に開口している。オイル吐出部２３は、オイルシャワーパイプ２２を流れる潤滑油の流動方向に対して直交する方向に延伸されている。

バッフルプレート２１は、ＰＣＶルーム１９の底面を構成するルーム下部２４を備えている。ＰＣＶルーム１９内の空間は、カバー本体１１とバッフルプレート２１のルーム下部２４とによって区画されている。

図４には、シリンダヘッドカバー１０の断面構造を示している。
図２及び図４に示すように、シリンダヘッドカバー１０のカバー本体１１には、点火コイル取付部１３の周囲に凹部１５が形成されている。凹部１５は、点火コイル取付部１３よりもヘッド取付面１２側に窪んで形成されている。

図４には、ヘッド取付面１２に沿った直線Ｌ１を表示している。また、図４には、オイルシャワーパイプ２２と凹部１５の第１底壁１６とが溶着される溶着部１８に沿った直線Ｌ２を表示している。

図４に示すように、溶着部１８に沿った直線Ｌ２は、ヘッド取付面１２に沿った直線Ｌ１に対して傾斜している。溶着部１８は、直線Ｌ２と直線Ｌ１との間隔が図４における左側ほど小さくなるように傾斜している。溶着部１８、すなわち第１底壁１６は、吸気カムシャフト９４の軸方向に対して傾斜している。

カバー本体１１に形成されている凹部１５のうち第２底壁１７も、オイルシャワーパイプ２２と溶着されている。第１底壁１６と同様に、第２底壁１７は、排気カムシャフト９３の軸方向に対して傾斜している。第２底壁１７の傾斜角度及び傾斜方向は、第１底壁１６と同一である。

凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７によって、排気カムシャフト９３の軸方向に対して傾斜した傾斜面がシリンダヘッドカバー１０の表面に形成されている。排気カムシャフト９３の軸方向が水平方向ＨＯに対して平行であるため、当該傾斜面は、水平方向ＨＯに対して傾斜している。すなわち、第１底壁１６及び第２底壁１７によって形成されている傾斜面は、内燃機関９０において水平方向ＨＯに沿った平面である水平面に対して傾斜している。

また、第１底壁１６及び第２底壁１７は、シリンダヘッドカバー１０がシリンダヘッド９２に取り付けられた状態において、第１底壁１６及び第２底壁１７のうち最もヘッド取付面１２に近い部分でも、ヘッド取付面１２よりも鉛直方向上方ＵＰに位置している。

図２には、シリンダヘッドカバー１０の裏面においてカバー本体１１とバッフルプレート２１とが溶着されている部分のうち、凹部１５にオイルシャワーパイプ２２が溶着されている範囲を溶着範囲ＷＡとして示している。直線Ｌ２に対して直線Ｌ１が傾斜するように第１底壁１６が設けられているため、凹部１５は、図２における左側ほど右側よりも窪んでいる。

続いて、図５及び図６を参照して、シリンダヘッドカバー１０を製造する溶着装置４０について説明する。
溶着装置４０は、溶着装置４０に固定される固定治具４１を備えている。固定治具４１は、凹部当接面４２を有している。固定治具４１は、凹部当接面４２がカバー本体１１の表面側から凹部１５に当接する形状に形成されている。図６には、凹部当接面４２が凹部１５の第１底壁１６に当接する部分の断面を示している。固定治具４１は、第１底壁１６以外の接合箇所についてもカバー本体１１の表面側からカバー本体１１に当接するように形成されている。

溶着装置４０は、固定治具４１に載置した溶着対象を上方から押圧する振動治具４３を備えている。振動治具４３は、バッフル当接面４４を有している。振動治具４３は、バッフル当接面４４がバッフルプレート２１の裏面側からオイルシャワーパイプ２２に当接する形状に形成されている。振動治具４３は、オイルシャワーパイプ２２以外の接合箇所についてもバッフルプレート２１の裏面側からバッフルプレート２１に当接するように形成されている。

溶着装置４０は、振動発生装置を備えている。振動発生装置は、振動治具４３に対して振動を付与する。図６には、振動発生装置によって加えられる振動方向ＶＤを示す矢印を表示している。ここでは、振動方向ＶＤが水平方向と一致している。

溶着装置４０による振動溶着を行う際には、図５及び図６に示すように、カバー本体１１及びバッフルプレート２１は、溶着部１８に沿った直線Ｌ２が振動方向ＶＤと平行になるように固定治具４１及び振動治具４３によって固定される。換言すれば、カバー本体１１及びバッフルプレート２１は、ヘッド取付面１２に沿った直線Ｌ１が振動方向ＶＤに対して傾斜した状態で、固定治具４１及び振動治具４３によって挟まれて固定される。

カバー本体１１とバッフルプレート２１が固定治具４１及び振動治具４３によって挟まれた状態で振動発生装置からの振動を加えると、カバー本体１１とバッフルプレート２１とが当接している部分が溶着される。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
シリンダヘッドカバー１０では、カバー本体１１に凹部１５が形成されている。そして、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７が傾斜している。

シリンダヘッド９２に取り付けられたシリンダヘッドカバー１０が内燃機関９０に適用された状態において、各カムシャフト９３，９４の軸方向に沿う方向を長手方向（図２における左右方向）とする。また、各カムシャフト９３，９４の軸方向に直交する方向を短手方向（図２における上下方向）とする。長手方向では、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７の傾斜によって、水を流すことができる。なお、短手方向では、図１に示したように内燃機関９０の搭載角によってシリンダヘッドカバー１０の表面が傾斜するため、鉛直方向下方ＤＷ側に向かって水を流すことができる。これによって、シリンダヘッドカバー１０では、シリンダヘッドカバー１０の表面に溜まる虞のある水等を排出することができる。

さらに、シリンダヘッドカバー１０では、凹部１５が窪んで形成されている。このため、シリンダヘッドカバー１０が適用された内燃機関９０が車両に搭載された状態において、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７が、点火コイル８１やカム角センサよりも鉛直方向下方ＤＷに位置することになる。これによって、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７よりもヘッド取付面１２からの距離が離れている点火コイル取付孔１３Ａ、センサ取付孔１４から水等が侵入することを抑制できる。また、点火コイル８１やカム角センサへの水等の付着を抑制することもできる。

また、シリンダヘッドカバー１０では、カバー本体１１とバッフルプレート２１とを溶着する部位である凹部１５を利用して傾斜面を形成している。すなわち、新たに形状を付け加えることなく傾斜面を形成することができる。

さらに、シリンダヘッドカバー１０では、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７がヘッド取付面１２に対して傾斜している。そして、第１底壁１６及び第２底壁１７はヘッド取付面１２よりも鉛直方向上方ＵＰに位置する。したがって、シリンダヘッド９２にシリンダヘッドカバー１０を組み付ける際には、シリンダヘッド９２にヘッド取付面１２を当接させればよい。そして、傾斜面を構成している凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７はシリンダヘッド９２に干渉しない。すなわち、シリンダヘッドカバー１０が傾斜面を構成する凹部１５を備えているとしても、シリンダヘッド９２にシリンダヘッドカバー１０を組み付ける際の作業性が損なわれることがない。

凹部当接面４２を有する固定治具４１とバッフル当接面４４を有する振動治具４３とを用いることによって、シリンダヘッドカバー１０として溶着部１８に沿った直線Ｌ１が水平方向ＨＯに対して傾斜しているとしても、直線Ｌ１と振動方向ＶＤとを一致させてカバー本体１１とバッフルプレート２１とを固定して溶着することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７にバッフルプレート２１のオイルシャワーパイプ２２が溶着されているシリンダヘッドカバー１０を例示している。第１底壁１６及び第２底壁１７には、オイルシャワーパイプ２２に限らずバッフルプレート２１が接合されていればよい。第１底壁１６及び第２底壁１７が上記実施形態と同様に傾斜しているならば、バッフルプレート２１のいずれの箇所と接合していても、上記実施形態と同様に、シリンダヘッドカバー１０の表面に水等が溜まることを抑制できる。

・上記実施形態では、第１底壁１６及び第２底壁１７を利用して傾斜面を構成し、シリンダヘッドカバー１０の表面に水を導出する二本の通路を設けているが、こうした通路は二本に限らない。すなわち、第１底壁１６又は第２底壁１７のいずれか一方を省略することもできる。また、第１底壁１６及び第２底壁１７に加えて、傾斜面を構成する底壁を形成してもよい。

・上記実施形態において、直線Ｌ２に対する直線Ｌ１の傾斜角度は適宜変更が可能である。すなわち、第１底壁１６及び第２底壁１７の傾斜角度は変更可能である。また、第１底壁１６と第２底壁１７とにおいて、傾斜角度がそれぞれ異なっていてもよい。当該傾斜角度や、内燃機関９０の搭載角度を変更することで、シリンダヘッドカバー１０の表面に溜まる虞のある水等の排出先を変更することができる。

・上記実施形態において、第１底壁１６及び第２底壁１７について各カムシャフト９３，９４の軸方向における長さを変更することもできる。
・上記実施形態においてカバー本体１１に形成されている点火コイル取付孔１３Ａやセンサ取付孔１４の開口位置は、適宜変更することが可能である。点火コイル取付孔１３Ａ又はセンサ取付孔１４の開口位置としては、内燃機関９０が車両に搭載されている状態において凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７よりも鉛直方向上方ＵＰであることが好ましい。

・上記実施形態では、シリンダヘッドカバー１０に取り付けられるセンサとして、センサ取付孔１４に取り付けられるカム角センサを例示している。カム角センサに限らず、シリンダヘッドカバー１０に取り付けられる電子機器が凹部１５の第１底壁１６及び第２底壁１７よりも鉛直方向上方ＵＰに位置するのであれば、上記実施形態と同様に、電子機器に水等が付着することを抑制する効果を奏することができる。

・上記実施形態において溶着装置４０が備える固定治具４１及び振動治具４３の形状は、一例である。固定治具４１及び振動治具４３は、カバー本体１１及びバッフルプレート２１の形状に合わせて成型することができる。

１０…シリンダヘッドカバー、１１…カバー本体、１２…ヘッド取付面、１３…点火コイル取付部、１３Ａ…点火コイル取付孔、１４…センサ取付孔、１５…凹部、１６…第１底壁、１７…第２底壁、１８…溶着部、１９…ＰＣＶルーム、２１…バッフルプレート、２２…オイルシャワーパイプ、２２Ａ…第１パイプ部、２２Ｂ…第２パイプ部、２２Ｃ…第３パイプ部、２３…オイル吐出部、２４…ルーム下部、４０…溶着装置、４１…固定治具、４２…凹部当接面、４３…振動治具、４４…バッフル当接面、８１…点火コイル、９０…内燃機関、９１…シリンダブロック、９２…シリンダヘッド、９３…排気カムシャフト、９４…吸気カムシャフト。

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられ、前記シリンダヘッドに支持されているカムシャフトを覆うシリンダヘッドカバーであって、
   前記シリンダヘッドに接続されるヘッド取付面と、該ヘッド取付面側に向かって窪む凹部と、を有し、前記凹部の底壁が前記内燃機関の水平面に対して傾斜しているカバー本体と、
   前記カバー本体のうち前記カムシャフトと対向する側の面である裏面における前記底壁に接合されているバッフルプレートと、を備える
   シリンダヘッドカバー。
2. 前記凹部は前記カムシャフトの軸方向に延伸するように形成されており、
   前記凹部の前記底壁は、前記凹部の一端側よりも他端側ほど前記内燃機関の水平面に近づくように傾斜している
   請求項１に記載のシリンダヘッドカバー。
3. 前記バッフルプレートは、内燃機関の動弁機構に対して潤滑油を供給するオイルシャワーパイプを備え、
   前記カバー本体の前記底壁には前記オイルシャワーパイプが溶着されている
   請求項２に記載のシリンダヘッドカバー。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリンダヘッドカバーを製造する溶着装置であって、
   当該溶着装置は、振動発生装置によって加振することで二つの部品が当接している箇所を振動溶着するものであり、
   前記バッフルプレートが溶着される前記底壁が当該溶着装置による加振方向と平行になるように、前記カバー本体及び前記バッフルプレートが傾斜した状態で前記底壁と前記バッフルプレートとを当接させて前記カバー本体及び前記バッフルプレートを固定する治具を備える
   溶着装置。